约束钢筋混凝土框架的耐火性能试验研究

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1、第26卷第1期华中科技大学学报(城市科学版)V01．26No．12009年3月J．ofHUsT．(UrbanScienceEdition)Mar．2Oo9约束钢筋混凝土框架的耐火性能试验研究吴波，卢锦钟(华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州510640)摘要：开展了3榀单层双跨约束钢筋混凝土框架在ISO834标准升温过程下的明火试验，考察了框架的高温反应及其破坏形态，分析了约束钢筋对框架耐火性能的影响。试验结果表明：(1)由于框架梁的高跨比较大，框架在荷载和高温作用下的破坏形态主要表现为框架梁的剪切破坏，破坏区基本集中在

2、加载点与柱顶之间的斜向区域；(2)在框架梁破坏的最后时刻，由于其跨中挠度急速增大，梁内纵向钢筋将以类似悬链索的形式发挥作用；(3)约束钢筋虽然在升温中、前期对左、右框架边柱顶端之问相对距离的增大效应具有一定抑制作用，但对框架的耐火极限影响不大。关键词：钢筋混凝土；框架；约束；耐火性能中图分类号：TU352．5文献标识码：A文章编号：1672-7037(2009)01-0012-0720世纪7O年代以来，国内外学者对混凝土单跨矿渣高性能混凝土框架的火灾试验，研究了结构的耐火性能已开展了较多研究，特别是针对混凝土强度等级、聚丙烯纤维对高性

3、能混凝土框梁、柱等单个构件的耐火问题已取得了不少研究架火灾反应和抗火性能的影响』。由于受到试成果，然而在考虑结构中相邻构件相互约束对受验条件的限制，上述整体结构的试验研究均只局火构件的影响，以及整体结构的火灾行为等方面限于单层混凝土框架，多层结构中上部未受火部却相对滞后。在约束构件方面，Ali等对带有轴向分对下部受火部分的影响问题，目前尚未见到相约束的普通和高强混凝土柱进行了火灾试验，考关文献报道。察了约束刚度比、轴压比和升温曲线不同对混凝针对上述问题，本文开展了3榀单层双跨约土柱耐火性能的影响⋯，吴波和徐玉野通过数值束混凝土框架在I

4、SO834标准升温过程下的明火模拟，分析了轴向约束和转动约束对混凝土异形试验，考察框架的高温反应及其破坏形态，分析了柱耐火性能的影响。在整体结构方面，国外学约束钢筋(近似模拟结构上部未受火部分对下部者早期开展了少量探索性工作J，近年来的研受火部分的约束作用)对框架耐火性能的影响。究工作相对较少，而国内学者近期对此问题开展1试验概况了一些有意义的研究和探讨。1996年姚亚雄和朱伯龙对五榀单层双跨混凝土框架进行了正常使1．1试件设计用荷载作用下，常温、600oC、800oC以及单跨和双共设计制作了3榀钢筋混凝土框架，试验模跨加热等条件下的

5、模拟火灾试验；2000年过镇型及配筋见图l，每榀框架中不同框架柱的截面海和时旭东对四榀单层单跨混凝土框架进行了高尺寸和配筋情况相同。在底层框架升温的中前温试验，研究了高温下具有不同初始荷载水平和期，因框架梁受热膨胀和边柱三面受火诱发外倾，不同线刚度比的混凝土框架的变形和内力重分布使得边柱顶端不断外移，导致图中约束钢筋处于问题6；2003年陆洲导等对五榀单层单跨无粘结受拉状态，该拉力将对梁一柱边节点产生侧向约束预应力混凝土框架分别进行了不同恒载、不同升和弯矩作用。这样，约束钢筋的设置可以在一定温曲线、不同预应力下的火灾试验【7；2004

6、年肖程度上近似模拟结构上部未受火部分对下部受火建庄等通过三榀相同尺寸和相同持荷情况下单层部分的约束影响。如图2所示，常温时在框架的收稿日期：2008-02-28作者简介：吴波(1968．)，男，四川人，研究员，博士，研究方向为结构抗灾，bowu@seut．edu，cn。基金项目：国家自然科学基金(50738005，50478078)；国家科技支撑计划子课题(2006BAJ03A03—12)；教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-04-0819)。第1期吴波等：约束钢筋混凝土框架的耐火性能试验研究·l3·梁一柱边节点处施加单位侧向力F

7、，利用文献[9]用硅质骨料混凝土，试验当天的立方体抗压强度r中编制的程序，可求得上层柱底处的剪力，以及见表1。试验采用恒载升温方式进行，在试验模梁一柱边节点处的侧移，此时侧向约束刚度K=型左、右两跨的梁跨中处施加相同的竖向荷载P，1／／6。对于转动约束刚度，亦可类似求得。不具体见图3和表1。表1中的荷载比定义为试验同试验模型对应的侧向约束刚度和转动约束施加荷载与框架极限荷载计算值的比值。耐火试刚度，见表1。验在试件浇注后150～180d之间进行。／约束钢筋姗~一~100{1一L￡I1)广——]【引l0o8晤l∞卜=jr·~80100—

8、l图3加载方式：=JI⋯．1L-_．各模型的中柱均为四面受火，底层边柱和框⋯．I⋯．架梁为三面受火。三面受火时未受火面的具体做法为：先在未受火面均匀涂抹一层高温粘结胶，然后在上面覆盖一层防火棉并压实；之后再在其表面铺设两